Factorizations of exclusive processes in perturbative quantum chromodynamics
Factorisations des processus exclusifs en chromodynamique quantique perturbative
Résumé
The work carried out in this thesis presents various theoretical and phenomenological studies of the exclusive production of longitudinaly polarized neutral vector rho mesons in virtual photons collisions, within the framework of quantum-chromodynamics (QCD). The virtuality of the photons makes it possible to locate our approach in the perturbative area of the theory. The kinematical regimes considered allow the use of varied theoretical tools which reveal various properties of factorization of the scattering amplitude: two types of collinear factorization (at short distance) for this process are discussed in chapter 1, revealing - according to the polarization of the virtual photons and the kinematical limit considered- Generalized Distribution Amplitudes (GDA) or Transition Distribution Amplitudes (TDA), tools commonly used in the description of exclusive processes. We introduce into the Chapter 2 in a self-consistent way, the foundations of the BFKL formalism valid within the high energy limit (Regge limit) of QCD, for its phenomenological use detailed in Chapter 3: the scattering amplitude of the process is described in this formalism by exploiting the factorization in the two- dimensional transverse momentum space, or kT-factorization. We predict the value of the cross section of the process at Born order of the BFKL resommation and we discuss its possible observation at the future international linear collider (ILC). We consider also the differential cross sections of the process without momentum transfer with complete BFKL evolution at the order of the leading logarithms (Leading-Order) and also at the Next-to-Leading-Order to establish a fine test of this process with hard BFKL Pomeron exchange, observable at the future international linear collider ILC.
Le travail effectué dans cette thèse présente diverses études théoriques et phénoménologiques du processus de production exclusive de mésons vecteurs rho neutres polarisés longitudinalement dans les collisions entre photons virtuels, dans le cadre de la chromodynamique quantique (QCD). La virtualité des photons permet de situer notre approche dans le secteur perturbatif de la théorie. Les régimes cinématiques envisagés mènent à l'utilisation d'outils théoriques variés qui font apparaître différentes propriétés de factorisation de l'amplitude de diffusion: deux types de factorisation colinéaire (à courte distance) pour ce processus sont discutés au chapitre 1, faisant apparaître –suivant la polarisation des photons virtuels et le régime cinématique considéré- des Amplitudes de Distribution Généralisées (GDA) ou des Amplitudes de Distribution de Transition (TDA), outils communément utilisés dans la description des processus exclusifs. Nous introduisons dans le Chapitre 2 de manière autocohérente les bases du formalisme BFKL valide dans la limite à haute énergie (limite de Regge) de QCD, en vue de son utilisation phénoménologique détaillée dans le Chapitre 3: l'amplitude de diffusion du processus est décrite dans ce formalisme en exploitant la factorisation dans l'espace bidimensionnel des impulsions transverses, ou kT-factorisation. Nous prédisons la valeur de la section efficace du processus à l'ordre de Born de la resommation BFKL et nous discutons de son observation possible auprès du futur collisionneur linéaire international (ILC). Nous obtenons également les sections efficaces différentielles du processus sans transfert d'impulsion avec resommation BFKL complète à l'ordre des logarithmes dominants (Leading-Order) ainsi qu'à l'ordre suivant (Next-to-Leading-Order) afin d'établir un test fin du processus d'échange d'un Poméron dur décrit par le formalisme BFKL, observable au futur collisionneur linéaire ILC.
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